Lista 2

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Lista de Exercicios de Soldagem 
 
1​. Defina soldagem com base em; a) suas características operacionais, e, b) seus 
mecanismos de união. 
2​. Por que há crescimento excessivo de grãos na zona afetada pelo calor de uma 
estrutura soldada, mesmo que seja feita em aço micro-ligado? 
 
 
 
 
 
 
3​. Nas micrografias do lado identificar as principais terminologias usadas no 
processo de soldagem. 
 
 
 
​4​. Como a condutividade térmica do metal influencia o ciclo térmico durante sua 
soldagem? 
5.​ Como a energia de soldagem influencia o ciclo térmico e a repartição térmica? 
6​. A partir da curva de repartição térmica, descreva as três zonas de uma junta 
soldada? Qual delas é a mais crítica do ponto de vista estrutural? 
7​. Quais os fenômenos físicos que ocorrem na parte mais quente da poça de fusão, 
durante o processo de soldagem? 
8​. Quais são os problemas que a absorção de gases pelo metal líquido acarreta em 
uma junta soldada?. E como podem ser evitados. 
9. Uma das funções do fluxo de soldagem (utilizados nos processos de eletrodo 
revestido, soldagem com arco submerso e com arame tubular) é a formação de 
escória. Cite vantagens da formação de escória para o processo de soldagem. Cite 
uma desvantagem. 
10 ​. Na soldagem de uma liga do sistema alumínio-cobre na condição bruta de 
fusão, contendo um elemento de liga; a) com solubilidade inferior à máxima 
solubilidade na temperatura eutética, e, b) com solubilidade um pouco superior à 
máxima solubilidade, se pede descrever detalhadamente, para ambos os casos, que 
ocorre na microestrutura; i) durante o aquecimento da liga por utilização de um arco 
de soldagem, e, ii) durante o resfriamento após conclusão da operação de 
soldagem. 
11 ​. Por que, na soldagem TIG de alumínio, é comum usar corrente alternada. 
12 ​. Quais são os principais tipos de trincas a frio e trincas a quente em juntas 
soldadas? 
13 ​. Uma fonte de calor pode transferir 3000 J/s para a superfície de um metal. A 
área aquecida é circular e a intensidade de calor diminui quando o raio aumenta, 
como segue, 60% do calor é concentrado numa área circular com diâmetro de 3 
mm. É suficiente a densidade de potencia resultante para fundir o metal!. 
14. Cite/discuta as principais características ou funções de um fluxo (SAW) ou 
revestimento de eletrodo (SMAW). Indique as características de eletrodos das 
classes AWS E6010, E6013 e E7018. 
15 ​. Duas chapas de cobre planas (cada um com 1,5 mm de espessura) são 
soldadas por ponto, usando uma corrente de 7000 A, por um tempo de fluxo de 
corrente de 0,3 s. Os eletrodos têm 5 mm de diâmetro. a) Estimar o calor gerado na 
zona de solda. Suponha que a resistência seja de 200 μW. Sabendo que o calor 
especifico do Cu é igual a 6,1J/mm​3​, e b) Calcule o aumento de temperatura 
assumindo que o calor gerado é confinado ao volume de material diretamente entre 
 
os dois eletrodos e que a distribuição de temperatura é uniforme. Assumindo que a 
densidade do material é de 8,979 g/cm​3​. Rpta: a) 2581 J; b) 14,400K. 
16. ​Uma operação de soldagem a arco com eletrodo revestido ocorre em um aço 
carbono para produzir uma solda de filete. A velocidade de soldagem desejada é de 
cerca de 25 mm/s. Se a fonte de alimentação for de 10 V, qual será a corrente 
necessária se a largura da solda for de 7 mm?. Asumma que a eficiencia do 
processo é de 0,7. Rpta.: 702 A. 
17. ​A fonte de calor de soldagem é capaz de transferir 150 Btu / min para a 
superfície de uma peça metálica. A área aquecida é aproximadamente circular e a 
intensidade do calor diminui com o aumento do raio da seguinte forma: 50% da 
potência é transferida dentro de um círculo de diâmetro igual a 0,1polegadas, e 75% 
é transferido dentro de um círculo concêntrico de diâmetro igual a 0,25 pol. Qual 
será as densidades de potência (a) para um circulo interno com 0,1polegada de 
diâmetro, e (b) para um anel de 0,25 polegadas de diâmetro que fica ao redor do 
círculo interno?, e, (c) Estas densidades de potência são suficientes para fundir o 
metal?. Rpta: a) 159 btu/s.pol​2​, b) 15,16 Btu/s.pol ​2​. 
18. ​Uma solda em filete tem uma área de seção transversal A = 20,0 mm​2 e tem 200 
mm de comprimento. (a) Que quantidade de calor (em joules) é necessária para 
realizar a solda, se o metal a ser soldado é aço inoxidável austenítico?, (b) Quanta 
calor deve ser gerado na fonte de soldagem, se a eficiência de transferência de 
calor = 0,8 e a eficiência de fusão = 0,6?. Rpta: a) 37,148J, b) 77,392 J 
19 ​. ​Em certa operação de soldagem para fazer uma solda de raiz, com área de 
soldagem = 22,0 mm​2 e velocidade de 5 mm / seg. Se h​1 = 0,95, h​2 = 0,5 ee a 
temperatura de fusão = 1000 °C para o metal a ser soldado, determine a taxa de 
geração de calor necessária na fonte de soldagem para realizar esta solda. Rpta. 
1250 W. 
20 ​. ​Uma soldagem por pontos deve ser feita usando uma operação de soldagem a 
arco. O volume total de metal (fundido) formando a solda = 0,005 pol​3 e a operação 
exigiu que o arco estivesse ligado por 4 segundos. Se h​1 = 0,85, h​2 = 0,5 e o metal 
a soldar foi alumínio, determine a taxa de geração de calor que foi requerida na 
fonte para realizar esta solda. Rpta: 7,31 Btu/min. 
21 ​. Uma operação de soldagem por resistência por pontos é realizada em duas 
peças de chapas de aço (baixo teor de carbono) de 0,040 polegadas de espessura. 
A unidade de energia de fusão para o aço = 150 Btu /pol​3​. Os parâmetros do 
processo são: I = 9500A e tempo de duração de soldagem = 0,17 seg. Isso resulta 
em um botão de solda de 0,19 pol de diâmetro e espessura = 0,060 pol. Suponha 
que a resistência = 100 micro-ohms. Determine: (a) a densidade de potência média 
na área de interface definida pelo botão de solda e (b) a proporção de energia 
 
gerada que entrou na formação do botão de solda. Rpta: a) 302 Btu/s-pol​2​, b) 
17,5%. 
22. Uma operação de soldagem com feixe de elétrons usa os seguintes parâmetros 
de processo: tensão de aceleração = 25 kV, corrente de feixe = 100 milí-ampers, e a 
área circular sobre o qual o feixe é focado tem um diâmetro = 0,020 pol. Se a 
eficiência de transferência de calor h​1 = 90%, determine a densidade de potência 
média na área em Btu /s.pol​2​. Rpta: 6792 Btu/s.pol​2​. 
23 ​. Considerando uma penetração total do arco de solda sobre uma chapa de aço 
sob as seguintes condições: 
Espessura da chapa: h 10 
mm 
Corrente de soldagem: 200 
A 
Voltagem; 20V 
Velocidade de soldagem, ​v 5 
mm/s 
Eficiência do arco: 0,9 
Eficiência de fusão: 0,3 
 
Temperatura de fusão: T​m, 
1510​o​C 
Energia para a fusão: 10 
J/mm​3 
Condutividade Térmica: k 0,028 
W/mm.K 
Densidade: r 7800 
kg/m​3​. 
Calor especifico: c​p 440 
J/kh.K 
Temperatura Inicial: T​o 25​o​C. 
 
Pede-se estimar: a) Calor de entrada por unidade de comprimento, 
 b) Área do cordão de solda 
 c) Largura da zona afetada termicamente em 730 ​o​C 
 d) Taxade resfriamento do centro de linha em 550 ​o​C, 
 
Para determinar a largura da zona afetada termicamente na temperatura de pico, T​p​, 
e, a taxa de resfriamento no centro de linha numa temperatura dada, para chapas 
finas utilizar as seguintes equações: 
 , e, 
Onde: e = 2,718 (base natural logarítmica); h espessura da chapa, Y, distancia 
desde a linha de fusão. Rpta: a) 720 J/mm, b) 21,6 mm​2​, c) ~3,8 mm, d) 16,8 ​o​C/s. 
 
 
agem com base em; a) suas características operacionais, e, b) seus mecanismos de 
união. 
2​. Por que há crescimento excessivo de grãos na zona afetada pelo calor de uma 
estrutura soldada, mesmo que seja feita em aço micro-ligado? 
3​. Nas micrografias do lado identificar as principais terminologias usadas no 
processo de soldagem. 
 
 
4​. Como a condutividade térmica do metal influencia o ciclo térmico durante sua 
soldagem? 
5.​ Como a energia de soldagem influencia o ciclo térmico e a repartição térmica? 
6​. A partir da curva de repartição térmica, descreva as três zonas de uma junta 
soldada? Qual delas é a mais crítica do ponto de vista estrutural? 
7​. Quais os fenômenos físicos que ocorrem na parte mais quente da poça de fusão, 
durante o processo de soldagem? 
8​. Quais são os problemas que a absorção de gases pelo metal líquido acarreta em 
uma junta soldada?. E como podem ser evitados. 
9. Uma das funções do fluxo de soldagem (utilizados nos processos de eletrodo 
revestido, soldagem com arco submerso e com arame tubular) é a formação de 
escória. Cite vantagens da formação de escória para o processo de soldagem. Cite 
uma desvantagem. 
10 ​. Na soldagem de uma liga do sistema alumínio-cobre na condição bruta de 
fusão, contendo um elemento de liga; a) com solubilidade inferior à máxima 
solubilidade na temperatura eutética, e, b) com solubilidade um pouco superior à 
máxima solubilidade, se pede descrever detalhadamente, para ambos os casos, que 
ocorre na microestrutura; i) durante o aquecimento da liga por utilização de um arco 
 
de soldagem, e, ii) durante o resfriamento após conclusão da operação de 
soldagem. 
11 ​. Por que, na soldagem TIG de alumínio, é comum usar corrente alternada. 
12 ​. Quais são os principais tipos de trincas a frio e trincas a quente em juntas 
soldadas? 
13 ​. Uma fonte de calor pode transferir 3000 J/s para a superfície de um metal. A 
área aquecida é circular e a intensidade de calor diminui quando o raio aumenta, 
como segue, 60% do calor é concentrado numa área circular com diâmetro de 3 
mm. É suficiente a densidade de potencia resultante para fundir o metal!. 
14. Cite/discuta as principais características ou funções de um fluxo (SAW) ou 
revestimento de eletrodo (SMAW). Indique as características de eletrodos das 
classes AWS E6010, E6013 e E7018. 
15 ​. Duas chapas de cobre planas (cada um com 1,5 mm de espessura) são 
soldadas por ponto, usando uma corrente de 7000 A, por um tempo de fluxo de 
corrente de 0,3 s. Os eletrodos têm 5 mm de diâmetro. a) Estimar o calor gerado na 
zona de solda. Suponha que a resistência seja de 200 μW. Sabendo que o calor 
especifico do Cu é igual a 6,1J/mm​3​, e b) Calcule o aumento de temperatura 
assumindo que o calor gerado é confinado ao volume de material diretamente entre 
os dois eletrodos e que a distribuição de temperatura é uniforme. Assumindo que a 
densidade do material é de 8,979 g/cm​3​. Rpta: a) 2581 J; b) 14,400K. 
16. ​Uma operação de soldagem a arco com eletrodo revestido ocorre em um aço 
carbono para produzir uma solda de filete. A velocidade de soldagem desejada é de 
cerca de 25 mm/s. Se a fonte de alimentação for de 10 V, qual será a corrente 
necessária se a largura da solda for de 7 mm?. Asumma que a eficiencia do 
processo é de 0,7. Rpta.: 702 A. 
17. ​A fonte de calor de soldagem é capaz de transferir 150 Btu / min para a 
superfície de uma peça metálica. A área aquecida é aproximadamente circular e a 
intensidade do calor diminui com o aumento do raio da seguinte forma: 50% da 
potência é transferida dentro de um círculo de diâmetro igual a 0,1polegadas, e 75% 
é transferido dentro de um círculo concêntrico de diâmetro igual a 0,25 pol. Qual 
será as densidades de potência (a) para um circulo interno com 0,1polegada de 
diâmetro, e (b) para um anel de 0,25 polegadas de diâmetro que fica ao redor do 
círculo interno?, e, (c) Estas densidades de potência são suficientes para fundir o 
metal?. Rpta: a) 159 btu/s.pol​2​, b) 15,16 Btu/s.pol ​2​. 
18. ​Uma solda em filete tem uma área de seção transversal A = 20,0 mm​2 e tem 200 
mm de comprimento. (a) Que quantidade de calor (em joules) é necessária para 
realizar a solda, se o metal a ser soldado é aço inoxidável austenítico?, (b) Quanta 
calor deve ser gerado na fonte de soldagem, se a eficiência de transferência de 
calor = 0,8 e a eficiência de fusão = 0,6?. Rpta: a) 37,148J, b) 77,392 J 
 
19 ​. ​Em certa operação de soldagem para fazer uma solda de raiz, com área de 
soldagem = 22,0 mm​2 e velocidade de 5 mm / seg. Se h​1 = 0,95, h​2 = 0,5 ee a 
temperatura de fusão = 1000 °C para o metal a ser soldado, determine a taxa de 
geração de calor necessária na fonte de soldagem para realizar esta solda. Rpta. 
1250 W. 
20 ​. ​Uma soldagem por pontos deve ser feita usando uma operação de soldagem a 
arco. O volume total de metal (fundido) formando a solda = 0,005 pol​3 e a operação 
exigiu que o arco estivesse ligado por 4 segundos. Se h​1 = 0,85, h​2 = 0,5 e o metal 
a soldar foi alumínio, determine a taxa de geração de calor que foi requerida na 
fonte para realizar esta solda. Rpta: 7,31 Btu/min. 
21 ​. Uma operação de soldagem por resistência por pontos é realizada em duas 
peças de chapas de aço (baixo teor de carbono) de 0,040 polegadas de espessura. 
A unidade de energia de fusão para o aço = 150 Btu /pol​3​. Os parâmetros do 
processo são: I = 9500A e tempo de duração de soldagem = 0,17 seg. Isso resulta 
em um botão de solda de 0,19 pol de diâmetro e espessura = 0,060 pol. Suponha 
que a resistência = 100 micro-ohms. Determine: (a) a densidade de potência média 
na área de interface definida pelo botão de solda e (b) a proporção de energia 
gerada que entrou na formação do botão de solda. Rpta: a) 302 Btu/s-pol​2​, b) 
17,5%. 
22. Uma operação de soldagem com feixe de elétrons usa os seguintes parâmetros 
de processo: tensão de aceleração = 25 kV, corrente de feixe = 100 milí-ampers, e a 
área circular sobre o qual o feixe é focado tem um diâmetro = 0,020 pol. Se a 
eficiência de transferência de calor h​1 = 90%, determine a densidade de potência 
média na área em Btu /s.pol​2​. Rpta: 6792 Btu/s.pol​2​. 
23 ​. Considerando uma penetração total do arco de solda sobre uma chapa de aço 
sob as seguintes condições: 
 
Espessura da chapa: h 10 mm 
Corrente de soldagem: 200 A 
Voltagem; 20V 
Velocidade de soldagem, ​v 5 mm/s 
Eficiência do arco: 0,9 
Eficiência de fusão: 0,3 
Temperaturade fusão: T​m, 1510​o​C 
Energia para a fusão: 10 
J/mm​3 
Condutividade Térmica: k 0,028 
W/mm.K 
Densidade: r 7800 
kg/m​3​. 
Calor especifico: c​p 440 
J/kh.K 
Temperatura Inicial: T​o 25​o​C. 
 
Pede-se estimar: a) Calor de entrada por unidade de comprimento, 
 b) Área do cordão de solda 
 c) Largura da zona afetada termicamente em 730 ​o​C 
 d) Taxa de resfriamento do centro de linha em 550 ​o​C, 
 
Para determinar a largura da zona afetada termicamente na temperatura de pico, T​p​, 
e, a taxa de resfriamento no centro de linha numa temperatura dada, para chapas 
finas utilizar as seguintes equações: 
 , e, 
Onde: e = 2,718 (base natural logarítmica); h espessura da chapa, Y, distancia 
desde a linha de fusão. Rpta: a) 720 J/mm, b) 21,6 mm​2​, c) ~3,8 mm, d) 16,8 ​o​C/s.